В
процессе
движения
МТА
или
автомобиля
нагрузка
на
двигатель
существенно
изменяется.
Она
зависит
от
скорости
и
ускорения
автомобиля,
количества
пассажиров
и
массы
перевозимого
груза,
качества
дорожного
покрытия
и
других
факторов.
Трактор
в
процессе
эксплуатации
агрегатируется
с
большим
комплексом
машин-орудий,
имеющих
широкий
диапазон
тяговых
сопротивлений
и
требуемых
скоростей.
При
этом
желательно,
чтобы
двигатель
трактора
и
автомобиля
работал
в
оптимальном
режиме
загрузки,
когда
работа
машины
наиболее
производительна
и
экономична.
Кроме
того,
трактор
и
автомобиль
должны
иметь
возможность
двигаться
задним
ходом
и
длительное
время
стоять
на
месте
при
работающем
двигателе.
При
использовании
на
тракторе
и
автомобиле
в
качестве
источника
энергии
двигателя
внутреннего
сгорания
эти
требования
можно
обеспечить
только
при
условии,
что
конструкцией
предусмотрена
возможность
изменения
передаточных
чисел
трансмиссии.
Для
этой
цели
в
ступенчатых
трансмиссиях
тракторов
и
автомобилей
применяются
такие
агрегаты,
как
коробка
передач (КП),
у
тракторов
дополнительно -
увеличитель
крутящего
момента (УКМ)
и
ходоуменьшитель,
у
автомобилей –
делитель (мультипликатор)
или
демультипликатор,
которые
являются
агрегатами
составной
КП.
Основная
роль
в
изменении
передаточных
чисел
отводится
КП.
Водитель
выбирает
нужную
передачу
в
КП,
желая
получить
необходимую
скорость
передвижения
или
нужный
уровень
загрузки
двигателя.
Если
конструкция
КП
позволяет
переключать
передачи «на
ходу»,
т.е.
без
остановки
машины,
то
особых
проблем
с
выбором
передачи
не
возникает.
Однако
на
некоторых
тракторах
применяют
еще
КП,
допускающие
включение
передачи
только
при
остановке
трактора.
Это
создает
определенные
трудности
и
неудобства
в
случаях,
когда
условия
движения
требуют,
например,
временного
увеличения
крутящего
момента
на
колесах (при
преодолении
подъемов,
участков
с
большим
сопротивлением
движению,
при
временном
возрастании
крюковой
нагрузки,
при
повороте
и
т.д.)
или
уменьшения
скорости
движения
для
совершения
маневра.
Водителю
приходится
сначала
переходить
на
пониженную
передачу,
а
затем
опять
возвращаться
на
основную,
каждый
раз
предварительно
останавливаясь и разгоняясь с места.
Для решения подобных
проблем
и
предназначен
УКМ –
устройство (дополнительная
КП),
позволяющее
изменить
передаточное
число
трансмиссии
во
время
движения
МТА.
Некоторые
технологии
сельскохозяйственного,
промышленного
и
другого
производства
требуют
пониженных
скоростей
движения
МТА.
Так,
требуемые
скорости
рассадопосадочных
машин
и
разбрасывателей
удобрений
лежат
в
пределах 0,1...0,7
км/ч,
дождевальных
установок,
машин
для
уборки
овощей - 0,65...1,5
км/ч,
роторных
канавокопателей - 0,1...0,2
км/ч.
Для
реализации
подобных
скоростей
в
трансмиссию
трактора
часто
устанавливают
дополнительный
агрегат –
ходоуменьшитель (дополнительная
КП),
позволяющий
получать
большие
передаточные
числа.
У
автомобилей
большой
грузоподъемности
и
у
автомобилейтягачей,
постоянно
работающих
с
прицепом
или
полуприцепом,
часто
применяют
составную
КП,
состоящую
из
основной
КП
и
дополнительной -
делителя (мультипликатора)
или
демультипликатора.
Делителем (
мультипликатором
)
называют
повышающую
дополнительную
КП,
располагаемую
обычно
перед
основной
КП
и
имеющую
две
передачи –
прямую
с
передаточным
числом
uк
=1
и
повышающую
с
передаточным
числом
uк
<1.
Делитель
уменьшает
разрыв
между
передаточными
числами
соседних
передач
и
на 20…25%
увеличивает
диапазон
изменения
передаточных
чисел
в
составной
КП.
Демультипликатором
называют
понижающую
дополнительную
КП,
располагаемую
обычно
за
основной
КП
и
имеющую
две
или
три
передачи –
прямую
с
uк
=1
и
понижающие
с
uк
>1.
Демультипликатор
увеличивает
в 2…3
раза
передаточные
числа
составной
КП,
значительно
расширяя
диапазон
изменения
передаточных
чисел.
Коробка
передач (
КП
)
предназначена
для
изменения
общего
передаточного
числа
трансмиссии,
что
обеспечивает:
-
получение
необходимой
величины
крутящего
момента
на
ведущих
колесах
трактора
или
автомобиля
при
неизменном
крутящем
моменте
двигателя;
-
получение
различных
скоростей
движения
трактора
или
автомобиля
вперед
при
наиболее
рациональной
загрузке
двигателя;
-
движение
трактора
или
автомобиля
задним
ходом
и
длительную
их
стоянку
при
работающем
двигателе
вхолостую
или
при
приводе
стационарных
агрегатов
трактора
от
ВОМ.
Коробки
передач
располагается
обычно
между
ФС
и
центральной (главной)
передачей
трансмиссии,
и
представляют
собой
редукторы
с
набором
валов
и
зубчатых
колес.
Последние
вводятся
во
временные
силовые
связи
для
получения
необходимого
передаточного
числа
между
входным
и
выходным
валом.
Так
как
число
пар
зубчатых
колес
ограничено,
то
и
число
передач (число
возможных
передаточных
чисел)
КП
фиксировано.
Чем
больше
число
передач,
тем
больше
возможностей
для
выбора
режимов
движения
МТА
и
автомобиля,
но
тем
сложнее
и
дороже
конструкция
КП
и
сложнее
управление
ее
работой.
Современные
КП
тракторов
обеспечивают
получение
от 5
до 36
и
более
передач
переднего
хода,
что
связано
с
разнообразием
работ,
выполняемых,
главным
образом,
универсальными
тракторами.
При
этом
все
передачи
подразделяются
на
четыре
диапазона,
характерные
для
назначения
трактора:
основной (рабочий),
резервный,
транспортный
и
технологический (замедленный,
иногда
называемый
рассадочно -
посадочный).
Основной
диапазон
служит
для
выполнения
главных
сельскохозяйственных
или
других
работ,
требующих
высоких
значений
силы
тяги
на
крюке
трактора
при
допустимом
буксовании
его
движителей
и
эксплуатационной
загрузке
двигателя
близкой
к
номинальной.
В
этом
диапазоне
скоростей
трактор
работает
наибольшее
время
эксплуатации.
Число
передач
в
данном
диапазоне
зависит
от
типа
и
назначения
трактора:
обычно 3-7
и
больше.
Резервный
диапазон
передач (не
более
двух)
служит
для
получения
повышенных
тяговых
усилий
примерно
на 20...25%
больше,
чем
на
основном
диапазоне.
Он
необходим
для
преодоления
больших
тяговых
сопротивлений
в
экстремальных
условиях
эксплуатации
МТА.
Транспортный
диапазон (1-8
передач)
имеет
передачи,
позволяющие
МТА
двигаться
в
различных
условиях
профиля
дороги
и
ее
покрытия.
Технологический
диапазон
необходим
для
выполнения
работ,
требующих
стабильных
небольших
технологических
скоростей
движения
МТА,
особенно
в
сельскохозяйственном
производстве
и
для
тракторов
трубоукладчиков.
Число
передач
в
этом
диапазоне
наибольшее -
достигает 12-16.
Следует
отметить,
что
в
этом
диапазоне
не
всегда
удается
полностью
использовать
мощность
двигателя
трактора,
несмотря
на
оптимальные
варианты
комплектации
МТА.
Современные
КП
автомобилей
обеспечивают
получение
от 4
до 10,
иногда 16,
а
крайне
редко
даже 24
передач
переднего
хода.
В
автомобильных
КП
обычно
имеется
одна
передача
заднего
хода.
В
тракторных
КП
количество
передач
заднего
хода
обычно
не
более
одной -
двух,
но
в
реальных
конструкциях
встречается
и
большее
их
число,
вплоть
до
полностью
реверсивных
КП,
когда
число
передач
вперед
и
назад
одинаковое.
Классификацию
КП
можно
провести
по
следующим
характерным
признакам:
-
по
способу
образования
шестеренной
передачи;
-
по
способу
зацепления
шестерен;
-
по
методу
переключения
передач;
-
по
способу
управления;
-
по
расположению
валов
относительно
продольной
оси
автомобиля
или
трактора;
-
по
конструктивной
компоновке;
-
по
кинематической
схеме.
По
способу
образования
шестеренной
передачи
КП
бывают
с
неподвижными
осями
валов,
планетарные
и
комбинированные.
В
настоящее
время
большинство
отечественных
тракторов
и
автомобилей
имеют
КП
с
неподвижными
осями
валов.
Планетарные
передачи
в
отечественных
тракторах
и
автомобилях
пока
имеют
ограниченное
применение,
только
как
элементы
отдельных
устройств
трансмиссии -
увеличитель
крутящего
момента,
ходоуменьшитель,
механизм
реверса
или
в
качестве
планетарный
КП
на
промышленных
тракторах.
В
зарубежном
автотракторостроении
достаточно
широко
применяются
планетарные
КП,
особенно
на
промышленных
тракторах.
Если
в
КП
применены
оба
способа
образования
передачи,
то
ее
называют
комбинированной.
По
способу
зацепления
шестерен
КП
бывают
с
подвижными
шестернями (каретками)
и
с
шестернями
постоянного
зацепления.
Принципиальные
схемы
элементов
зацепления
шестерен
в
нейтральном
положении
приведены
на
рис. 4.1.
На
рис.
4.1,б,
в
и
г
показаны
три
варианта
блокировки
свободно
вращающихся
шестерен
(прямозубых
или
косозубых)
постоянного
зацепления
с
валом
для
включения
передачи.
На
рис.
4.1,б
включение
передачи
производится
продольным
перемещением
зубчатой
муфты
6,
установленной
на
зубчатом
венце
7
вала
1,
до
полного
ввода
ее
в
зацепление
с
аналогичными
венцами
на
ступицах
свободно
вращающихся
шестерен
5
или
8.
На
рис.
4.1,в
включение
передачи
производится
с
помощью
синхронизатора.
Принцип
работы
синхронизатора
заключается
в
том,
что
его
зубчатая
муфта
12
вала
1
может
входить,
в
зацепление
с
зубчатыми
венцами
ступиц
свободно
вращающихся
шестерен
5
или
8
только
после
предварительного
выравнивания
их
угловых
скоростей
с
валом
1
муфты.
Это
достигается
посредством
сил
трения в
контакте
конусных
поверхностей
ступиц
и
прижимного
кольца
9,
имеющего
упругую
связь
с
поводковым
устройством
10
муфты
12.
После
чего
при
дальнейшем
приложении
осевого
усилия
к
поводковому
устройству
10
преодолевается
сопротивление
пружинных
фиксаторов
11,
и
последующее
включение
передачи
происходит
легко
и
безударно.
На
рис.
4.1,г
включение
передачи
происходит
с
помощью
многодисковых
фрикционных
муфт
М1
и
М2
(чаще
всего
с
гидравлическим
нажимным
механизмом),
общий
наружный
барабан
13
которых
соединен
с
валом
1,
а
их
внутренние
барабаны
закреплены
на
ступицах
блокируемых
свободно
вращающихся
шестерен
5
и
8.
В
ряде
случаев
при
использовании
этого
метода
переключения
можно
отказаться
от
применения
ФС.
В
планетарных
КП
применяют
только
шестерни
постоянного
зацепления.
По
методу
переключения
передач
КП
подразде-
ляются
на
переключаемые
с
остановкой
машины
(с
разрывом
потока
мощности)
и
применяются
только
на
тракторах
и
без
остановки
машины
(без
разрыва
потока
мощности
или
с
кратковременным
разрывом,
не
прекращающим
вращение
валов),
применяются
на
автомобилях
и
тракторах.
В
первом
случае
включение
передачи
происходит
при
неподвижных
валах,
и
МТА
разгоняется
с
места
на
любой
передаче.
Такие
КП
обычно
выполняют
с
каретками
или
блокировочными
муфтами
(рис.
4.1,а
и
рис.
4.1,б).
Во
втором
случае
КП
выполняются
с
элементами
переключения,
представленными
на
рис.
4.1,в
и
рис.
4.1,г,
или
это
коробки
планетарного
типа.
По
способу
управления
КП
бывают
с
механическим,
гидравлическим,
пневматическим
и
электромагнитным
механизмами
переключения
передач.
Если
в
КП
переключение
передач
производится
с
остановкой
машины
или
без
ее
остановки,
но
с
синхронизаторами,
то
обычно
применяется
управляемая
вручную
механическая
рычажная
система
с
тягами,
перемещающими
каретку
или
блокировочные
муфты.
Гидравлический
и
электромагнитный
способы
управления
применяют
в
КП
с
переключением
передач
на
ходу
посредством
многодисковых
фрикционных
муфт
с
дистанционным
управлением.
Если
в
КП
применены
оба
метода
переключения
передач,
то,
как
правило,
переключение
диапазонов
производится
рычажно-тяговой
системой,
а
переключение
передач
внутри
диапазона
-
блокировочными
фрикционными
муфтами.
По
расположению
валов
относительно
про дольной
оси
машины
КП
подразделяются на
продольные
и
поперечные.
Последние
чаще
всего
применяются
на
колесных
тракторах
малых
тяговых
классов
0,6
и
0,9
и
переднеприводных
легковых
автомобилях,
что
позволяет
уменьшить
их
продольную
базу,
улучшив,
тем
самым,
их
маневренность,
и
упростить
центральную
(главную)
передачу
их
трансмиссий,
заменяя
коническую
пару
шестерен
цилиндрической.
По
конструктивной
компоновке
различают
КП:
-
выполненные
в
виде
самостоятельного
агрегата;
-
выполненные
вместе
с
другими
агрегатами
трансмиссии
в
общем
корпусе
заднего
моста
(применяются
только
на
тракторах).
Последняя
компоновка
характерна
для
КП
с
поперечными
валами.
По
кинематической
схеме
КП
подразделяются
на
двухвальные,
трехвальные,
составные
и
специальные.
Следует
отметить,
что
термины
двух
и
трехвальные
КП
относятся
только
к
способу
получения
передач
переднего
хода
для
автомобиля
и
основного
диапазона
передач
для
трактора.
Для
получения
передач
других
диапазонов
и
заднего
хода
в
этих
КП
обычно
имеются
дополнительные
валы
и
пары
шестерен.
Входной
и
выходной
валы
этих
КП
обычно
называют
первичным
и
вторичным.
В
двухвальной
КП
поток
мощности
от
первичного
к
параллельному
вторичному
валу
всегда
передается
только
через
одну
пару
шестерен.
Поэтому
такую
КП
называют
еще
однопарной.
В
трехвальной
КП
при
получении
основных
передач
поток
мощности
от
первичного
вала
вначале
передается
через
дополнительную
пару
шестерен
постоянного
зацепления
к
промежуточному
валу
и
от
него
к
параллельному
вторичному
валу
через
соответствующую
пару
шестерен.
Таким
образом,
в
трехвальной
КП
силовой
поток
на
основных
передачах
всегда
передается
через
две
пары
шестерен,
почему
ее
и
называют
также
двухпарной.
В
КП
с
продольными
валами
и
соосным
расположением
первичного
и
вторичного
валов
есть
возможность
их
замыкания
и
получения
прямой
передачи
с
передаточным
числом
равным
единице.
Для
трактора
она
обычно
является
транспортной,
а
не
основной.
Составные
КП
представляют
собой
комбинации
двухвальных,
трехвальных
и
планетарных
КП,
которые
соединяют
последовательно
для
увеличения
общего
передаточного
числа
и
числа
передач.
Располагаются
они
или
последовательно
по
продольной
оси
трактора
или
автомобиля
в
одном
общем
корпусе,
или
в
отдельных
картерах,
фланцуемых
друг
к
другу.
Иногда
составные
КП
компонуются
комбинацией
двухвальных
КП,
выполненных
на
параллельных
валах
в
одном
общем
картере.
Во
всех
случаях
одна
из
КП является
главной,
посредством
которой
устанавливаются
передачи
внутри
заданного
их
диапазона,
а
другая
или
другие
КП
предназначенны
для
выбора
необходимого
диапазона
передач.